Glycolipid and ceramide transfer proteins : important determinants for their function

Lipider är viktiga biomolekyler, eftersom de bygger upp alla cellulära membran. Glykolipider, dvs. lipider som innehåller socker, är dessutom betydelsefulla som signaleringsmolekyler vid olika processer. Det är essentiellt att regleringen av syntesen, nedbrytningen samt transporten av lipider i cellen är noggrant koordinerade, och faktorer som kan påverka lipidmetabolismen är därför viktiga att undersöka. Denna avhandling har undersökt två olika lipidbindande proteiner, glykolipidtransportprotein (GLTP) och ceramidtransportprotein (CERT). GLTPs biologiska funktion är ännu oklar, dock vet man att GLTP har förmåga att binda olika glykolipider samt överföra dessa lipider mellan olika lipidmembraner. CERT har däremot visats kunna transportera ceramid från det endoplastiska retiklet (ER) till Golgi-apparaten, för produktion av sfingomyelin. I detta avhandlingsarbete undersöktes lokaliseringen av GLTP i celler med olika metoder, bl.a. konfokalmikroskopi, samt olika centrifugeringsmetoder. Genom att överuttrycka GLTP i celler och därefter analysera halten nysyntetiserade glykolipider, kunde även sambandet mellan GLTP-uttrycket och dessa lipider undersökas. I avhandlingen identifierades ytterligare en specifik aminosyrasekvens hos GLTP. Denna sekvens visades kunna binda till VAP-A, ett integralt ER protein, med en tidigare fastställd viktig funktion vid regleringen av lipidtransporten. I avhandlingen analyserades även hur ceramidtransporten mellan två olika membraner, medierad av CERT, påverkas av egenskaper i ceramidens omgivning. För att undersöka detta användes artificiella modellmembraner samt fluorimetriska metoder. Sammansättningen och packningen hos lipidmembranerna visades ha en stor betydelse för den CERT-katalyserade ceramidtransporten. Sammanfattningsvis antyder resultaten från avhandlingen att det existerar flera faktorer som kan påverka aktiviteten av GLTP och CERT, vilka i sin tur har förmåga att reglera lipidmetabolismen.

Moving lipids : ceramides, glycosphingolipids and the glycolipid transfer protein

Lipid movement in cells occurs by a variety of methods. Lipids diffuse freely along the lateral plane of a membrane and can translocate between the lipid leaflets, either spontaneously or with the help of enzymes. Lipid translocation between the different cellular compartments predominantly takes place through vesicular transport. Specialized lipid transport proteins (LTPs) have also emerged as important players in lipid movement, as well as other cellular processes. In this thesis we have studied the glycolipid transport protein (GLTP), a protein that transports glycosphingolipids (GSLs). While the in vitro properties of GLTP have been well characterized, its cell biological role remains elusive. By altering GSL and GLTP levels in cells, we have extracted clues towards the protein's function. Based on the results presented in this thesis and in previous works, we hypothesize that GLTP is involved in the GSL homeostasis in cells. GLTP most likely functions as a transporter or sensor of newly synthesized glucosylceramide (GlcCer), at or near the site of GlcCer synthesis. GLTP also seems to be involved in the synthesis of globotriacylceramide, perhaps in a manner that is similar to that of the fourphosphate adaptor protein 2, another GlcCer-transporting LTP. Additionally, we have developed and studied a novel method of introducing ceramides to cells, using a solvent-free approach. Ceramides are important lipids that are implicated in several cellular functions. Their role as proapoptotic molecules is particularly evident. Ceramides form stable bilayer structures when complexed with cholesterol phosphocholine (CholPC), a large-headgroup sterol. By adding ceramide/CholPC complexes to the growth medium, various chain length ceramides were successfully delivered to cells in culture. The uptake rate was dependent on the chain length of the ceramide, where shorter lipids were internalized more quickly. The rate of uptake also determined how the cells metabolised the ceramides. Faster uptake favored conversion of ceramide to GlcCer, whereas slower delivery resulted mainly in breakdown of the lipid.